前言
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“ 实现一个控制并发数的任务队列 、实现一个异步并发任务控制器” 等，已经是非常经典的手写题目了，因为其中涉及 异步 和 并发 的内容，在正式开始实现之前我们先来简单了解一下它们的概念，毕竟只有知道为什么才能更好的实现，而不是单纯的去记忆。
异步 & 并发
异步
单线程的 JavaScript
我们都知道 默认情况 下 JavaScript 是 单线程 的，又或者说 JavaScript 只在一个线程上运行。
【注意】JavaScript 虽然只在一个线程上运行，但不表示 JavaScript 引擎只有一个线程，实际上，JavaScript 引擎有多个线程，单个脚本只能在一个线程上运行（即 主线程），其他线程都是在后台配合
而 单线程 就意味着，所有任务需要 排队，前一个任务结束，才会执行后一个任务，如果前一个任务耗时很长，后一个任务就不得不一直等着。
JavaScript 异步的产生
如果排队是因为计算量大，CPU 处理不过来，这时候也算合理，但很多时候 CPU 是空闲的，是因为 IO 设备（输入/输出设备）很慢（比如 Ajax 操作从网络读取数据），CPU 不得不等着结果返回，才能继续往下执行。
JavaScript 语言的设计者意识到，这时主线程完全可以不管 IO 设备，挂起处于等待中的任务，先运行排在后面的任务，等到 IO 设备返回了结果，再回过头，把挂起的任务继续执行下去。
在 JavaScript 为了更好的处理异步问题，我们通常都会选择使用 Promise 或 async/await。
并发
早期计算机的 CPU 是 单核的，一个 CPU 在 同一时间 只能执行 一个进程/线程，当系统中有 多个进程/线程 等待执行时，CPU 只能执行完一个再执行下一个。
而所谓的 并发，指在同一时刻只能有一条 进程指令 执行，但多个 进程指令 被快速的 交替执行，那么在宏观上看就是多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行。
实现异步并发任务控制器
通过上述内容我们已经知道了 异步 和 并发 的基本概念，现在开始具体实现吧！
题目如下：
假设现在要发送多个请求，但要实现并发控制，即可以通过一个 limit 控制并发数，当任务数量超过对应的 limit 限制的并发数时，后续的任务需要延迟到 正在执行中 的任务执行完后 再执行，并且需要支持动态添加 额外的异步任务，同时当 最后一个任务 执行完成，需要执行对应的 callback 函数。
生成任务集合
// 生成用于测试的任务集合
const tasks = new Array(10).fill(0).map((v, i) => {
return function task() {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve(i + 1)
}, i * 1000);
})
}
})方式一：并发控制函数 concurrencyControl
核心思路
- 通过循环执行当前队列头部的任务
-
当前队列头部任务执行完毕
- 若是最后一个任务，则执行 callback
- 否则，继续执行 下一个队头任务
// 并发控制函数
function concurrencyControl(tasks, limit, callback) {
const queue = tasks.slice() // 当前执行的任务队列
let count = 0 // 已完成的任务数量
const runTask = () => {
while (limit) {
limit--
if (queue.length) {
const task = queue.shift() // 取出当前队头任务
task().then(() => {
limit++
count++
if (count === tasks.length) { // 最后一个任务
callback() // 执行回调函数
}else{
runTask() // 继续执行下一个任务
}
})
}
}
}
return runTask
}
// 测试代码
const sendRequest = concurrencyControl(tasks, 3, (taskId) => {
console.log(`task ${taskId} finish！`)
})
sendRequest()不同时间的任务：
相同时间的任务：
方式二：并发控制器 ConcurrencyControl
方式一 虽然能够简单的完成自动化的并发控制，但是不支持 动态添加任务 的要求，这就意味着要 保持状态 了，并且如果当前执行的 promise 任务状态为 rejected 时就无法执行完全部的任务，因为 task().then 对应的 onreject 的回调没有被提供，下面我们就可以通过一个 ConcurrencyControl 类来实现。
核心思路
- 将原本使用到的变量，转换成对应的实例属性
- 新增 addTask() 方法用于动态添加任务，并且在其内部自动启动任务执行
- task().then 替换为 task().finally，目的是当对应的 promise 任务为 reject 状态时仍能够执行
class ConcurrencyControl {
constructor(tasks, limit, callback) {
this.queue = tasks.slice() // 当前执行的任务队列
this.tasks = tasks // 原始任务集合
this.count = 0 // 已完成的任务数量
this.limit = limit
this.callback = callback
}
runTask() {
while (this.limit) {
this.limit--
if (this.queue.length) {
const task = this.queue.shift() // 取出队头任务
task().finally(() => {
this.limit++
this.count++
if (this.count === this.tasks.length) { // 最后一个任务
this.callback() // 执行回调函数
} else {
this.runTask() // 继续执行下一个任务
}
})
}
}
}
addTask(task) {
// 同步添加任务
this.queue.push(task)
this.tasks.push(task)
// 当直接调用 addTask 也可直接执行
this.runTask()
}
}
// 测试代码
const Control = new ConcurrencyControl(tasks, 3, () => {
console.log(`task all finish！`)
})
// 执行队列任务
Control.runTask()
// 添加新任务
Control.addTask(function task() {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
console.log(`task ${Control.tasks.length} finish！`)
resolve(Control.tasks.length)
}, Control.tasks.length * 200);
})
})方式三：优化 并发控制器 ConcurrencyControl
核心思路
- 优化掉 this.count 计数，通过 this.queue.size 来代替
- 优化掉 this.addTask() 方法中的 this.queue.push(task)，通过 this.tasks 的变化来自动影响 this.queue 队列
- 优化掉 this.limit ++/–，通过 this.queue.size
class ConcurrencyControl {
constructor(tasks, limit, callback) {
this.tasks = tasks.slice() // 浅拷贝，避免修改原数据
this.queue = new Set() // 任务队列
this.limit = limit // 最大并发数
this.callback = callback // 回调
}
runTask() {
// 边界判断
if(this.tasks.length == 0) return
// 当任务队列有剩余，继续添加任务
while (this.queue.size {
this.queue.delete(task) // 当前任务执行完毕，从队列中删除改任务
if (this.queue.size == 0) {
this.callback() // 执行回调函数
} else {
this.runTask() // 继续执行下一个任务
}
})
}
}
addTask(task) {
// 同步添加任务
this.tasks.push(task)
// 当直接调用 addTask 也可直接执行
this.runTask()
}
}
// 测试代码
const Control = new ConcurrencyControl(tasks, 3, () => {
console.log(`task all finish！`)
})
Control.runTask() // 执行队列任务
Control.addTask(function task() { // 添加新任务
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
console.log(`task 9999 finish！`)
resolve(999)
}, 100);
})
})最后
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以上就是本文的全部内容，通过以上三种实现方式的 逐步优化 最终得到了一个比较合适的结果，当然实现方式并不是只有文中提到的这种，只需要选择自己 最容易理解 的方式即可。
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